摘要
淀粉蔗糖酶（NpAS）隶属于糖苷水解酶13家族，能够对蜡质型淀粉的分支链晶型延长修饰，所得改性淀粉（MSs）回生后具有较高的抗性淀粉（RS）含量。然而，回生淀粉结晶结构存在缺陷，其抗性淀粉RS含量存在进一步提高的空间。湿热处理（HT）作为一种物理改性方法，可在结晶层面完善淀粉结构，具有高效、环保等优势。本课题利用NpAS对蜡质玉米淀粉（WCS）进行支链延长修饰，随后借助湿热处理调控改性淀粉的结晶结构，主要研究结果如下： 在WCS浓度为0.5%（w/v）、蔗糖浓度为0.2mol/L、酶添加量为1.5U/mL、反应温度为35℃条件下反应5、15、30min，制备的改性淀粉分别为MS-5、MS-15、MS-30，其平均链长（CL）由WCS的DP为20.9分别增加到21.3、23.1、38.2。天然WCS为典型的A型结晶结构，而MS-5、MS-15、MS-30均为B型结晶结构，且随着淀粉CL增加，MSs的相对结晶度（RC）由33.1%增加至41.4%。红外光谱表征可知，1047/1022cm-1比值从MS-5的0.61增至MS-15的0.64，而MS-30却降至0.59，说明长链淀粉形成的双螺旋结构在排列过程中产生了晶体缺陷。天然WCS具有结晶层厚度（lc）为6.3nm的超分子层状结构，改性淀粉亦具有超分子层状结构，其lc（8.4-9.0nm）与淀粉支链长度呈现正相关关系。NpAS支链延长修饰增加了淀粉的热稳定性，峰值糊化温度（Tp）由原淀粉73.2℃增至65.5℃（MS-5）、84.5℃（MS-15）、95.8℃（MS-30），主要原因在于淀粉长链通过形成长的双螺旋提高了淀粉的热稳定性。 MS-5、15、30经过湿热处理后，获得湿热改性淀粉HMS-5、15、30。相比于MSs，湿热处理未破坏淀粉的表现颗粒构造，但湿热淀粉（HMS）具有更高的RC、短程和超分子层有序度，其中RC的增幅达9.5%-16.2%。此外，HMS-5为A型结晶，HMS-15为A+B型，说明湿热处理在结晶层面改变了淀粉晶胞的几何构型，且淀粉支链长度决定了晶型转变，即链长越短越容易实现晶型转换（HMS-30仍为B型结晶）。同时，B→A晶型转换亦增加了淀粉的热稳定性，原因在于A型晶胞具有更加致密的空间结构。体外消化试验表明，MSs的RS含量为6.7%-41.0%，而HMSs的RS含量显著提升至7.9%-75.4%。通过分离淀粉中的RS组分，并对其结构进行表征，发现消化酶主要作用于MS-5、HMS-5、MS-15、MS-30的无定形区，导致RS组分的Rc上升。湿热处理促进了淀粉颗粒表面分子链的重排，增加了淀粉颗粒表面的致密度，导致消化酶对淀粉的敏感性下降。同时，体外消化增加了HMS-15中A型结晶度的比例，说明A型结晶具有更高的酶解抗性。分子结构表征表明，体外消化降低了淀粉中的长链比例，且MSs的支链长度越长，RS组分的分支链也越长（链长分布主峰DP大小顺序为HMS-30RS＞HMS-15RS＞HMS-5RS），即由长链组成的双螺旋是形成RS的结构基础。HMSs中分离出的RS组分的链长分布与相应MSs中分离出的RS片段相似，说明湿热处理并未改变淀粉中双螺旋的基本结构。 综上所述，MSs中RS的形成并不仅仅依赖于淀粉结晶度的提升，更主要取决于淀粉螺旋的结构强度，即淀粉长链易形成长的双螺旋。另一方面，湿热处理促进了MSs螺旋的定向重排，增加了淀粉的结晶度、短程和超分子层有序度，导致HMSs的淀粉消化性进一步降低。
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